火山岩教程.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑火山岩教程 章节导航 一 绪论 二 岩浆岩的物质成分 三 岩浆岩的布局构造 四 岩浆岩的产状和相 五 岩浆岩的分类 六 超基性岩类 七 基性岩类 八 中性岩类 九 酸性岩类 十 碱性中性、碱性、脉岩类 十一 次火山岩类 十二 火山碎屑岩类 十三 岩浆岩的成因 十四 岩浆岩形成大地构造环境 十五 当代火成岩研究新进展 第一章 绪论 一、岩石的概念 什么是岩石?科学地说岩石就是自然产出的，由一种或多种矿物或火山玻璃、生物遗骸、胶体组成的固态集合体 岩石构成了地球的岩石圈，也就是整个地壳和地幔的固态片面 岩石的类型是多种多样的，归纳起来可以将它们分为三大类： (1).岩浆岩(Magmatic rocks, Igneous rocks)：它是由地壳深处或上地幔中形成的高温熔融的岩浆，在侵入地下或喷出地表冷凝而成的岩石也可称之为火成岩或者简朴地说：由岩浆冷凝固结而成的岩石称为岩浆岩 (2).沉积岩(Sedimentary rocks)：它是由地壳风化产物、生物有关物质、火山碎屑物等，在外营力作用下搬运、沉积、固结而成。

如砂岩、灰岩 (3).变质岩(Metamorphic rocks)：由岩浆岩、沉积岩经变质作用转化而成的岩石如大理岩、片麻岩等 岩浆岩和变质岩又可统称为结晶岩 三大岩类可以相互转化 岩浆岩 沉积岩 变质岩 岩浆岩、变质岩经风化、搬运、沉积、成岩作用，可形成沉积岩；岩浆岩、沉积岩经变质作用(重结晶、交代、碎裂等)，可转变为变质岩；而沉积岩、变质岩经重熔作用可形成岩浆，冷凝为岩浆岩 二、岩石学的概念 岩石学(Petrology)是特意研究地壳、地幔及其它星体产出的岩石的分布、产状、成分、布局、构造、分类、命名、成因、演化等方面的科学根据研究内容的不同，岩石学又可分为岩类学和岩理学 岩类学：或称描述岩石学或岩相学，它主要是研究岩石的产状、分布、组成、分类、命名等方面的问题 岩理学：又称理论岩石学或成因岩石学，它主要是研究岩石的形成条件及成因机理等方面的问题 岩浆岩岩石学：是研究岩浆的起源、运移、演化、结晶及岩浆岩的组成、布局、构造、产状、分布、分类、命名、共生组合、成因机理及与构造、矿产关系等的一门独立科学 岩浆岩不同于沉积岩和变质岩，其主要判别标志有六点： 1、岩浆岩大片面为块状的结晶岩石，片面为玻璃质岩石。

具有玻璃质的岩石，一般是岩浆岩，只有在极少数处境下，在猛烈断裂带内才有玻化岩 2、岩浆岩中有一些特有的矿物和布局构造如霞石、白榴石等矿物，气孔构造和杏仁构造等只有岩浆岩中才有 3、岩浆岩体与围岩间一般都有明显的畛域，呈各种各样的形态存在于地层中，有的平行，有的切穿围岩的层理或片理 4、岩体中常含有围岩碎块(捕虏体)，这些被捕虏的围岩碎块和围岩常遭遇热变质作用 5、各地质时期形成的主要岩浆岩类，大片面都可以找到与其化学成分近似的现代火山岩 6、岩浆岩中没有任何生物遗迹 三、岩浆的概念 现代火山喷发使我们能够直接查看到岩浆 岩浆：岩浆是上地幔和地壳深处形成的，以硅酸盐为主要成分的炽烈、粘稠、含有挥发份的熔融体(熔体) 少数处境下存在有碳酸盐岩浆、金属硫化物及金属氧化物岩浆，后者也称为矿浆 岩浆的根本特征可以归纳为以下几点 1、岩浆的成分： 岩浆的主要成分是硅酸盐硅酸盐岩浆的化学成分常以氧化物形式表示：主要氧化物为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O、H2O等，其中最主要的是SiO2，其含量可高达40～75%不同成分的岩浆，其氧化物的含量也不同，但这些氧化物之间通常存在确定的相互制约关系，一般来说，随着SiO2含量的增高，K2O、Na2O随之升高，而MgO、FeO(Fe2O3)那么随之降低。

因此，SiO2的含量就成为划分岩浆岩化学成分的主导因素它支配着其它氧化物含量上的变化 岩浆中还含有大量挥发份及成矿金属元素，挥发份含量在岩浆中一般不超过6%，主要为水蒸气，其次为CO2、CO、N2、SO2、SO3、H2S、HCl、H2F等 2、岩浆的温度： 地下深处的岩浆，我们无法直接测得其温度，一般由以下几种方法近似地确定： (1)、查看现代熔岩流的温度：查看说明，现代熔岩流的温度范围一般有700～1200℃范围内，其中基性火山熔岩温度高，在1025～1225℃之间，酸性熔岩温度低，如流纹岩仅有735～890℃，一般来说，熔岩流的温度总是比地下深处同成分的、正在结晶的岩浆高，这是由于地下深处的岩浆富含挥发份，挥发份可以使起熔温度和液相线温度明显下降 (2)、研究地质温度计，揣测岩浆温度：某些造岩矿物的形成温度和相变温度，可间接揣测岩浆结晶时的温度，例如： 方石英变为鳞石英1470℃ 正长石分解为白榴石和二氧化硅1170℃ 普遍角闪石暗化1050℃ 大气压力下黑云母分解、暗化1050～840℃ 鳞石英变为β石英870℃ 棕色角闪石变为绿色角闪石750℃ β—石英变为α—石英75℃ (3)、熔化岩浆岩的方法：通过岩浆岩的重熔和再结晶测验，也可得知其大致温度。

如基拉韦厄火山的玄武岩，在一个大气压下熔融后，开头结晶的温度为1235～1160℃，完全结晶是1060℃，花岗岩的熔点为950℃±５０℃ (4)、玻璃包体均一法测温：如均一法测得霞石岩中橄榄石均一温度为1220～1290℃，辉石为1120～1280℃，流纹岩中石英为790～1220℃，透长石为1100～1200℃ (5)、地质温度计及地质压力计：根据热力学、岩石物理化学及测验岩石学资料利用能斯特调配定律，通过计算平衡共生矿物的共有成分调配函数，可以较切实地测定出矿物的大致结晶温度，如二长石温度计、二辉石温度计、钛铁氧化物温度计等 3、岩浆的粘度： 粘度是岩浆的重要性质之一粘度是液体或半流体滚动的难易程度，越难滚动的物质粘度越大粘度的单位是Pa.S—帕斯卡.秒，它相当于20度时水的粘度的1000倍 岩浆的粘度主要与岩浆的氧化物(成分)、挥发分、温度和压力有关 氧化物：SiO2、Al2O3、Cr2O3的存在，将使粘度显著增加，尤以SiO2的含量影响最大，SiO2升高，粘度升高，所以基性岩粘度小，以溢流为主；酸性岩粘度大，多以爆发形式为主 挥发份：挥发份的存在将显著降低岩浆的粘度，挥发份升高、粘度降低。

温度：温度也是影响岩浆粘度的重要因素之一，温度升高，粘度下降 压力：压力对粘度的影响要繁杂得多，对于不含水的干岩浆，那么压力升高，粘度增加；但对于富水岩浆，由于压力升高可明显增加水在岩浆中的熔解度，因此，反而使粘度在确定压力区间内降低，当压力升高到确定程度，水在熔浆中的溶解已达饱和，水含量不再随压力升高而增加，这时压力进一步升高，岩浆的粘度那么呈增高的趋势 四、岩浆作用: 地下深处的岩浆，在其挥发分及地质应力的作用下，沿构造脆弱带上升到地壳上部或地表，岩浆上升、运移过程中，由于物理化学条件的变更，又不断地变更自己的成分，结果凝固成岩浆岩，这一繁杂过程，称为岩浆作用按其侵入在地壳之中或喷出地表，可分为侵入作用和喷出作用；侵入作用所形成的岩石，称为侵入岩；喷出作用所形成的岩石称为喷出岩 五、岩浆岩研究历史与现状 1、历史回想 火成岩的概念最早是由李希霍芬(F.Ven.Richthofen，1698)提出的，它是指由炽烈的熔融体经冷凝形成的岩石，这种炽烈的熔融体也就是岩浆但关于岩浆岩的成因一向存在不同的看法 (1)、水火之争十八世纪后期至十九世纪初期，以魏尔纳(A.G.Werner)为代表的水成派，在他们所研究的层状岩石的根基上提出：一切结晶岩石都是由一种普遍全球的浑浊的液体中沉淀而成，并进而认为全体的花岗岩也是由水溶液中沉淀形成。

然而，以赫屯(J.Hutton)为代表的火成派，通过对苏格兰高原广阔的火成岩露头和繁杂的变质岩地层的研究，在丰富的野外查看资料的根基上得出结论，认为花岗岩是火成的，他把花岗岩不整合侵入层状岩石的特点、粗粒结晶组构和斜交岩层的花岗岩脉，都看作是花岗岩由“地下熔浆”侵入地壳上部进而冷却结晶形成的证据当时，水成论曾盛极一时，但哈顿的研究成果也使大量地质学家信服于是，两派的讨论达成白热化他们都是在自己工作地区查看到的地质现象的根基上提出自己的看 法，坚持各自的观点直到19世纪中期，人们甚至还纠缠于花岗岩由水溶液中沉淀形成的观念上 (2)、到了19世纪后期，显微镜在地质学研究中得到广泛应用，花岗岩水成论观点已被遗弃，但讨论并没有终止随着“花岗岩变质成因”(即花岗岩化)的观点登上历史舞台，讨论的焦点逐步集中到“花岗岩岩浆成因”和“花岗岩变质成因”上 以鲍文(L.S.Bowen)、罗森布什、尼格里、戴里等岩石学家为代表的岩浆成因派，他们是从一个已存在的岩浆系统的高温下冷却结晶的过程来研究花岗岩的形成认为绝大片面花岗岩是由岩浆，更加是玄武岩浆分异和凝固而成然而对于花岗岩浆的来源问题却存在确定分歧： 1)、鲍文认为是由玄武岩浆分异而来。

2)、列文生—列信格认为花岗岩浆是由硅铝层周期性熔化而来 3)、爱斯柯拉认为花岗岩浆是由大陆基底中任何含花岗岩成分的岩石选择熔融而成 4)、克鲁泡特金认为花岗岩浆是由硅镁层选择熔融而来 尽管岩浆派对岩浆来源观法不统一，但都支持花岗岩是由岩浆侵入冷凝聚晶而成 以塞霍姆(J.J.Sederholin)为代表的花岗岩化论者，他们察觉大量的地质现象不能用岩浆成因观点得到园满的解释譬如“花岗岩与围岩呈渐变过渡”，“岩体内部的构造与围岩构造具有延续性”以及“花岗岩所占有的巨大空间不成能由岩浆作用造成”等等他们由深成变质和交代作用启程，认为硅铝层中的原岩受气液的影响举行交代而成花岗岩在这个阶段，花岗岩化最简明的定义就是：使固态的岩石不需要经过岩浆阶段就可以变成花岗岩类的一种作用 (3)到了本世纪四十年头以后，更加是近十年来，测验岩石学和高温高压成岩成矿测验的广泛应用，岩浆成因论和变质成因论都有了飞速的进展人们已经熟悉到，在地壳深部，当物理化学条件达成这样的程度，以致于岩石中最易熔的长英质组分已开头熔融(这种熔融一般只达成全岩的10%)，这种已熔组分构成岩石中可运动的粒间液，在有压降展现的处境下，这种粒间液即可发生运动，聚集而形成花岗岩浆。

正统的花岗岩岩浆成因学说受到了严重冲击，几乎无人再相信花岗岩是由玄武岩浆分异形成花岗岩化的观点也逐步深入人心，并由过去的狭义论进展为广义花岗岩化的观点，认为花岗岩化不仅可以是固态岩石经交代汁作用而转化为花岗岩，而且花岗岩化过程中岩石可以不保持完全的固态，可以展现片面流化和片面塑性活动 (4)在20世纪90年头的今天，不管是岩浆成因派还是交代成因派，他们都供认地壳中既有岩浆花岗岩也有交代花岗岩那么地壳中是否还有第三种成因的花岗岩呢? 70年头初期，我国片面岩石学工通过对华南燕山期花岗岩的研究察觉，有些岩体的盖层是很薄的，以岩体穿过的地层开头，累加其上覆地层的厚度，往往不超过一千米，有的甚至仅有一百多米，何谈深成之言，完全可以纳入火山作用的范畴! 而且察觉大量花岗岩具有层状特征，并且在武安固镇凤凰山花岗岩体中察觉了“绳状构造”于是，片面地质工提出了花岗岩的“火山喷出成因说”(王曰伦，1976年；孙仲和，1980年)，认为花岗岩有喷出成因的尽管喷出花岗岩的物质来源依旧是岩浆，但其形成过程却与传统的岩浆深成侵入形成花岗岩存在着根本识。